Das Online Condition Monitoring System fluidFOX von Micro Resonant überwacht zuverlässig zahlreiche physikalische Eigenschaften von Maschinenölen. Als Informationsträger liefern diese Daten über den Zustand von Anlagen und Maschinen. Der fluidFOX leistet somit einen Beitrag zur Reduktion von ungeplanten Stillständen und Wartungskosten im Rahmen einer modernen und effektiven voraus-schauenden Instandhaltung. Weiterlesen
Kategorie: Fachartikel
Informative und spannende Fachartikel aus Werkstoffe in der Fertigung.
Timken Quick-Flex®- Design
Abbildung 1: Quick-Flex-Kupplung mit Abdeckung für hohe Drehzahlen
Kupplungen mögen unscheinbar sein, sind jedoch unverzichtbar zur Kraftübertragung in Maschinen und Anlagen. Zahnkupplungen – eine Bauform der elastischen Kupplungen – sind in Industrieanwendungen besonders weit verbreitet; sie übertragen hohe Drehmomente und tolerieren moderate Fehlausrichtung. Trotz ihrer breiten Verwendung sind sie nicht für alle Betriebsbedingungen geeignet, z. B. bei extrem hohem Drehmoment, Mangelschmierung oder schlechten Wartungs- und Reparaturbedingungen. Timken Quick-Flex® Elastomerkupplungen sind eine Alternative für schwierige Umgebungen, da sie nicht die Nachteile herkömmlicher Zahnkupplungen haben.
Die Quick-Flex®-Kupplung ist eine zuverlässige, wartungsfreundliche Lösung zur Wellenverbindung. Bei der Entwicklung des Designs standen die Prinzipien der einfachen Montage und der störungsfreien Wartung im Vordergrund, die mit nur wenigen Komponenten und einer neuartigen Konstruktion realisiert wurden. Weiterlesen
Big Data nutzbar machen – Ein Ansatz zur Transformation von Rohdaten zur Beschreibung von Abkühlvorgängen in der Filamentextrusion
Abbildung 1: Arbeitsschritte zur Durchführung von Big Data-Projekten nach VDI 3714
Chancen und Herausforderungen von Big Data-Projekten
In der Industrie fallen massenhaft Daten an, welche wegen ihrer oft ungleichmäßigen Struktur, Größe oder Komplexität nicht schnittstellen- und formatübergreifend nutzbar sind. Solche Massendaten (engl. Big Data) können jedoch die Grundlage für eine datenbasierte Entwicklung von Modellen zur Steigerung der Wertschöpfung von technischen oder ökonomischen Prozessen bilden [1]. Für die Entwicklung von Big Data-Projekten ist eine standardisierte Vorgehensweise unerlässlich, um eine technische und wirtschaftliche Umsetzung sicherzustellen. Exemplarisch wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie der Abkühlverlauf von Kunststofffilamenten während der Herstellung im Extrusionsprozess mittels Thermografie erfasst und dabei entstehende Daten verarbeitet werden können. Daraus abgeleitete Modelle stellen eine durchgängige Qualitätskontrolle bereits während der Produktion sicher. Weiterlesen
Nichtbrennbare, faserverstärkte Kompositbauteile auf Basis kalthärtender, anorganischer Matrixsysteme – ausgewählte Ergebnisse aus dem Projekt AnorKomp
Einleitung
Im Zuge der globalen Klimakrise rückt das Thema Leichtbau in allen Bereichen des Transportwesens zunehmend in den Fokus. Dies gilt auch für den Schiffbau, der heutzutage noch überwiegend auf dem Einsatz von Stahl basiert. Im Vergleich zu diesem Material besitzen Faserverbundwerkstoffe (FVW) aufgrund ihrer sehr guten spezifischen mechanischen Eigenschaften ein hohes Leichtbaupotenzial. Aus diesem Grund bietet ihr Einsatz die Möglichkeit zur Einsparung von Kraftstoff und damit zur Verringerung von CO2-Emissionen. FVW zeichnen sich darüber hinaus im Vergleich zu Stahl durch weitere Vorteile wie große Gestaltungsfreiheit, hohen Korrosionswiderstand sowie gute thermische und akustische Dämmung aus. Im Sport- und Freizeitbereich bestehen Boote deshalb zu großen Teilen aus Verbundwerkstoffen. Im kommerziellen Schiffbau ist der Einsatz von FVW allerdings sehr problematisch. Weiterlesen
Wie sich die Verarbeitung auf Bio-PP auswirkt
In der aktuellen Pandemiesituation haben Take-away- und Lieferdienste Hochkonjunktur. 83 % der Bundesbürger holen oder lassen sich ihre Getränke und Speisen liefern. Das besagt eine Anfang dieses Jahres veröffentlichte repräsentative Umfrage vom WWF und dem Deutschen Verpackungsinstitut dvi. [1] Knapp 73 % der Befragten sind grundsätzlich bereit auch andere Verpackung als Getränkeflaschen zurückzubringen oder am Pfandautomaten zu entsorgen. Aber auch in anderen Bereichen wie Hygiene und Körperpflegeverpackungen sind alternative Lösungen gefragt. [1]
Die Änderung des Konsumentenverhalten führt zu wachsenden ökologischen Bewusstsein und die Nachfrage nach nachhaltigen Materialien. Biokunststoffe finden daher in diesem Zusammenhang zunehmend Anwendung. Es darf jedoch nicht außer Acht gelassen werden, dass dieser Begriff eine Gruppe von Kunststoffen mit unterschiedlichen Ausgangsrohstoffen und unterschiedlichem Abbauverhalten beschreibt. Bioabbaubare Kunststoffe können sowohl auf Basis von fossilem als auch auf Basis von nachwachsendem Kohlenstoff hergestellt worden sein. Sie bieten den Vorteil eines alternativen Entsorgungsweges. Biobasierter Kunststoff hingegen ist ein auf nachwachsendem Kohlenstoffen basierter Kunststoff. Durch seine Verwendung anstelle eines konventionellen Kunststoffs kann fossiles CO2 reduziert und die Abhängigkeit von Erdöl verringert werden [2]. Ein Beispiel für biobasierte Kunststoffe sind die so genannten Drop-Ins. Sie besitzen gegenüber dem konventionellen Pendant identische Eigenschaften. [3] Laut dem aktuellen Plastics – the Facts 2020 Bericht von PlasticsEurope war auch im Jahr 2019 Polypropylen (PP) hinsichtlich der Bedarfsmenge in Europa ein dominanter Wertstoff. Daher erscheint es als sehr naheliegend PP durch Bio-PP zu substituieren. Doch obwohl vor allem bei Biokunststoffen viel Wert auf die Betrachtung der ersten Lebensphasen des Materials gelegt wird, soll in dieser Arbeit die Lebensendphase des Materials betrachtet werden. Denn außer der Wahl eines nachhaltigen Werkstoffs sollten zur Befriedung des wachsenden ökologischen Bewusstseins ebenfalls Bestrebungen von einer linearen hin zu einer im Kreis geleiteten Materiallebensführung angegangen werden. Weiterlesen
Hybridbauteil aus Faserverbund- und papierabgeleiteter Keramik für den Einsatz als formstabile Wärmeisolation
Einleitung
Keramische Faser-Verbundwerkstoffe (engl.: Ceramic Matrix Composites – CMC) bilden eine Werkstoffklasse, die die Vorzüge monolithischer Keramiken (z.B. Hochtemperaturstabilität, Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit) mit schadenstolerantem Versagensverhalten kombiniert. Dadurch ist es möglich CMC als Strukturbauteile einzusetzen, die nicht nur auf Druck (monolithische Keramik) sondern auch auf Zug oder Biegung belastet werden können und dabei gleichzeitig eine verbesserte Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Allerdings ist die Verwendung keramischer Fasern sehr kostenintensiv, weshalb es die Vorzüge eines solchen Bauteils gegenüber der Fertigung aus monolithischen Keramiken oder Metallen für die meisten Anwender aus wirtschaftlicher Sicht nicht rechtfertigt. Im Rahmen des AiF-Projekts „ForWerk“ (Formstabile Werkzeugisolation im Kraftfluss mit verbesserten thermischen Kennwerten aufgrund eines hybriden Aufbaus; Vorhaben-Nr. 20646 N) soll nun die Entwicklung eines Hybridbauteils aus CMC und einer neuartigen, porösen Keramik erfolgen, um die Bauteilkosten zu senken und gleichzeitig die Vorteile der verwendeten Materialien für die Anwendung auszunutzen. Für die Herstellung der neuartigen Teilkomponente wird ein mit Keramikpartikeln hochgefülltes Papier verwendet, welches über konventionelle Papiermaschinen gefertigt und zu einer sogenannten papierabgeleiteten Keramik versintert werden kann (vgl. Einschub „Papierabgeleitete Keramik“). Weiterlesen
Untersuchungen zum Übergangsverhalten von Gusseisen mit Kugelgraphit in Abhängigkeit der Dehnrate und des lokalen Spannungszustandes
Abstract
Erhöhte Siliziumgehalte in Gusseisen mit Kugelgraphit führen zu hervorragenden Kombinationen aus statischer Festigkeit und Bruchdehnung. Allerdings ist die Kerbschlagzähigkeit von hochsiliziumhaltigem Gusseisen mit Kugelgraphit als besonders nachteilig zu beurteilen. Die im Kerbschlagbiegeversuch vielfach verwendete Charpy-V-Probe ist durch einen äußerst spezifischen und komplexen Spannungszustand gekennzeichnet. Das Zähigkeitsverhalten dieser Werkstoffe unter bauteilnaher Beanspruchung kann auf diese Weise nicht abgebildet werden. Dies führt in entsprechenden Auslegungs- und Zertifizierungsprozessen, bei denen eine Werkstoffqualifizierung in der Regel durch den Kerbschlagbiegeversuch erfolgt, häufig zu einer Unterschätzung des Werkstoffpotentials. Eine effiziente und zuverlässige Auslegung von Gussbauteilen wird somit erheblich behindert oder gar unterdrückt. In einem aktuellen Forschungsprojekt an der RWTH Aachen wird daher sowohl die Dehnratensensitivität als auch die Abhängigkeit der gemessenen Zähigkeitswerte vom Spannungszustand systematisch untersucht.
Keywords
Gusseisen mit Kugelgraphit, Schädigungsmechanik, Zähigkeit, Dehnratensensitivität, Kerbschlagbiegeversuch, Schlagzugversuch Weiterlesen
Blitzthermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Materialprüfung am Beispiel von dünnen Schichten
Abbildung 1: Überblick einer Auswahl an ZfP-Verfahren gruppiert nach zugrunde liegendem physikalischem Prinzip.
Zerstörungsfreie Materialprüfung
Die Verwendung von verschiedenen Methoden der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) ist aus der Qualitätssicherung heute nicht mehr wegzudenken. Die Vorteile hierfür liegen klar auf der Hand: Bauteile können während des Betriebs untersucht werden und können auch nach der Untersuchung – im Falle der Bestätigung von guter Qualität und Fehlerfreiheit – noch verwendet werden. Theoretisch ist dadurch auch die Prüfung von bis zu 100% der Bauteile möglich. In der Praxis wird dies aber nur bei hoch sicherheitsrelevanten Teilen (z. B. in Turbinen) aufgrund des Aufwandes durchgeführt. Im Allgemeinen wird eher eine stichprobenartige Prüfung oder die Prozessqualifizierung in der Herstellung genutzt. Weiterlesen
Textile Energiespeicher
Dr. Ramona Langner, Dr. Heike Brandt, Dr. Diana Freudendahl
Das Forschungsfeld textiler Energiespeicher ist erst in den letzten zehn Jahren neu entstanden, aber in dieser Zeit bereits enorm gewachsen. Ziel ist es dabei, Garne oder Gewebe mit der Fähigkeit zur Speicherung elektrischer Energie zu versehen. Dies ist für verschiedene Anwendungen interessant, die wichtigste ist jedoch die Nutzung in sogenannten intelligenten Textilien. Dies können etwa Smartshirts sein, die die Vitalparameter ihres Trägers erfassen sowie überwachen (Biomonitoring) und vor allem für Telemedizin und Sport von Interesse sind. Insbesondere könnte hiervon die Versorgung älterer Menschen profitieren: Durch eine permanente Überwachung ihres Gesundheitszustandes mithilfe solcher Smartshirts könnten sie z. B. länger in ihrem eigenen Heim wohnen. Aber auch im Bereich der Unterhaltungselektronik könnten intelligente Textilien neue Möglichkeiten eröffnen, beispielsweise indem sich andere tragbare Geräte wie Smartphones über sie steuern und/oder mit Energie versorgen lassen. Weiterlesen
Leichte Wagenkasten für Schienenfahrzeuge durch Integration von deckschichtverschweisster Sandwichpanelen
Bild 1: Detailansicht: Übergang zwischen Rahmenstruktur (links) und Sandwichboden (rechts)
Herausforderung Wagenkasten
In Personenzugwagen werden heute viel mehr Komfort- und Informationssysteme eingebaut als früher, die zulässige Achslast ist aber beschränkt. Die Trassenbenutzung wird künftig immer mehr gewichtsabhängig verrechnet, so dass Hersteller von Schienenfahrzeugen insgesamt noch stärker auf das Gewicht achten müssen. Dies erfordert innovative Leichtbaukonzepte, bei denen neben dem Einsatz leichter und hochfester Werkstoffe auch fortschrittliche Bauweisen notwendig sind. Zusammen mit dem Institut für Mechanische Systeme (IMES) an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) haben der Sandwichelemente-Hersteller 3A Composites Mobility und das Fertigungstechnologieunternehmen Rapid Technic ein Forschungsprojekt zur Weiterentwicklung der Integrierten Sandwichtechnologie (ISTech) lanciert, um die Strukturanforderungen einer Zulassung im Eisenbahnbereich zu erfüllen. Weiterlesen